基于单片机的金属探测器的设计
基于单片机的金属探测器
华北水利水电学院毕业设计任务书设计题目：基于单片机的金属探测器的设计专业：测控技术与仪器班级学号：姓名:指导教师：宋小娜设计期限：2014年2月24日开始2014年5月30日结束院、系：机械学院2014年2月22 日一、毕业设计的目的随着电子技术和计算机技术的飞速发展，单片机性能不断完善，性能价格比显著提高，技术日趋完善。
由于单片机具有体积小、重量轻、价格便宜、功耗低、控制功能强及运算速度快等特点，因而在国民经济建设、军事及家用电器等各个领域均得到了广泛的应用。
本设计任务是主要针对传感器和单片机的应用，利用新型传感器测量方法，实现金属探测功能，了解单片机系统设计流程，以及电路板的实际制作和调试能力。
同时也加强对数字电路、单片机和微机原理等课程知识的实际应用能力，也为同类产品的进一步发展奠定理论和实践基础。
二、主要设计内容利用单片机设计一个手持金属探测器，它可以检测到人体所携带的金属物品，并发出报警。
三、重点研究问题1．掌握单片机开发设计的过程2．探测方案的确定四、主要技术指标或主要设计参数1.系统响应时间为2s；五、设计成果要求1、在设计初期阶段进行认真调研。
在调研和充分理解课题内容和要求的基础上，写出3000字左右的开题报告(其中包括文献综述)。
要求查阅文献在10篇以上，开题报告中引用的文献资料在5篇以上。
2、在设计初期进行毕业实习，实习时间为2周左右。
实习过程应听从指导教师的指挥，写出实习日记。
实习结束后，对实习过程进行总结，提交实习报告（不少于2000字）。
3、在设计过程中，能运用一门外语翻译与课题有关的外文资料。
要求译文准确、通顺，字数在2000汉字以上。
4、在毕业设计后期，提交毕业设计论文一本。
要求内容完整，含中外文摘要，条理清楚，文字通顺，书写规范。
要求中文摘要字数在400字左右，关键词3～5个，论文正文字数应在10000字以上。
5、提交设计部分的硬件电路图和单片机系统设计的软件源码，以及能够正常工作的单片机系统电路板。
基于单片机的金属探测器设计任务书
基于单片机的金属探测器设计任务书一、任务背景随着科技的发展和社会的进步，金属探测器在安全检查、资源勘探等领域扮演着重要角色。
基于单片机的金属探测器由于其低成本、高性能的特点，成为了当前研究的热点。
本任务书旨在设计一个基于单片机的金属探测器，以满足实际应用需求。
二、任务目标1. 设计一个基于单片机的金属探测器原型；2. 实现金属探测器对金属目标的准确探测和报警功能；3. 优化设计方案，提高金属探测器的性能和可靠性。
三、任务内容1. 硬件设计：(1) 选择合适的传感器：根据金属探测的需求，选择适用于单片机的金属传感器，如电磁感应传感器、电阻传感器等。
(2) 搭建电路：根据传感器的特性和单片机的工作要求，设计并搭建合适的电路，包括传感器接口电路、信号放大电路、滤波电路等。
(3) 选择合适的单片机：根据金属探测器的功能要求和硬件设计方案，选择合适的单片机进行控制和信号处理。
(4) 设计电源模块：为金属探测器提供稳定、可靠的电源，设计合适的电源模块。
2. 软件设计：(1) 编写单片机控制程序：根据金属探测器的功能需求，编写合适的单片机控制程序，实现对传感器的数据采集、信号处理和报警控制等功能。
(2) 开发用户界面：设计直观友好的用户界面，使用户可以方便地操作金属探测器并获取探测结果。
(3) 优化算法：对探测信号进行合理的算法处理，提高金属探测器的探测准确性和灵敏度。
3. 软硬件集成：(1) 将硬件和软件部分进行集成，实现金属探测器的整体功能。
(2) 进行系统测试和性能评估，对金属探测器进行功能和可靠性测试，确保其满足设计要求。
四、任务计划1. 第1周：调研金属探测器的基本原理和技术，确定硬件设计方案；2. 第2周：完成金属传感器的选择和电路搭建；3. 第3周：完成单片机的选择和控制程序的编写；4. 第4周：开发用户界面和优化算法；5. 第5周：进行软硬件集成，进行系统测试和性能评估；6. 第6周：完善任务书和项目报告，进行总结和展望。
单片机的金属探测器设计的课程设计
单片机的金属探测器设计的课程设计一、引言在现代化社会中，金属探测器在安全、军事、文化遗产保护等领域起到了重要作用。
本课程设计旨在设计一款基于单片机的金属探测器，通过单片机的计算和控制能力，实现对金属目标的探测和检测。
本文将详细介绍该课程设计的整体设计思路、硬件电路的设计与实现、软件程序的编写与调试、以及对实际探测效果的验证与改进。
二、整体设计思路金属探测器的工作原理是通过电磁感应原理来检测金属目标。
当金属目标在金属探测器的工作线圈中穿过时，会产生感应电流，从而改变线圈谐振频率，进而通过单片机进行信号处理和判别。
本课程设计的整体设计思路如下：1.硬件设计：设计金属探测器的电路，包括金属探测线圈、放大电路和滤波电路等。
2.软件设计：编写单片机程序，实现金属探测信号的处理和判别。
3.信号处理：对金属探测信号进行滤波、放大和去噪等处理。
4.信号判别：通过设定合适的阈值和算法，对处理后的信号进行判别，确定是否探测到金属目标。
5.验证与改进：通过实际探测测试，对金属探测器的性能进行验证，并根据测试结果进行改进和优化。
三、硬件电路设计与实现1. 金属探测线圈设计金属探测线圈是金属探测器的核心部分，它能够产生感应电流，从而检测金属目标。
在设计线圈时，需要考虑线圈的形状、材料和匝数等因素。
一般来说，线圈的匝数越多、面积越大，探测的灵敏度越高。
2. 放大与滤波电路设计为了增强金属探测信号的强度，需要设计一个放大电路。
放大电路可以通过运算放大器实现，其中包括差分放大和低通滤波等功能。
放大电路能够提高信号的信噪比，减小噪声的影响。
3. 数模转换电路设计在金属探测器中，需要将模拟信号转换为数字信号进行处理。
为此，需要设计一个数模转换电路，将模拟信号转换为单片机可以处理的数字信号。
四、软件程序的编写与调试1. 单片机选型与环境搭建根据金属探测器的设计需求，选择合适的单片机进行编程。
在选择单片机的同时，需要配置相应的软件开发环境，例如Keil或者IAR。
基于单片机的金属探测系统设计
基于单片机的金属探测系统设计摘要在烟草、塑料、食品、制药、水泥、造纸、纺织、木材加工等很多行业中,经常会由于在物料中混有金属而导致设备损坏,产品质量下降,严重影响了正常生产,使得厂家和广大消费者都蒙受损失。
针对以上问题，本系统设计提出了金属探测、坐标定位、坐标数据存储与显示等解决方案，为后续的金属剔除设备提供了数据支持。
本系统设计基于把500*500mm的未知区域区虚拟均匀分割成250000个1*1mm的坐标格，用以确定金属的位置坐标，实现了高精度金属坐标定位（坐标误差小于±1mm）。
本设计以MSP430F149单片机为系统控制核心，以轴承导轨作为系统金属检测框架系统，以TS3384N8三相24V步进电机作为金属检测动力系统及坐标采集系统，并配以金属检测电路、信号调理电路、声光报警电路、液晶显示电路等外设电路，实现了对未知区域的进行全自主、高精度的金属检测。
本设计实现了以轴承导轨载体平台、全自主无死角探测、高精度坐标定位显示及坐标存储、智能声光报警等功能。
全自主高速检测系统提高了工作效率，为以后扩展安装在工业自动化流水线上奠定了基础。
关键字：金属探测；巡回扫描；坐标显示；金属定位Design Of Intelligent Metal Detecting SystemBased On MCUAbstractIn tobacco, plastics, food, pharmaceutical, cement, paper, textile, wood processing and many other industries, because the materials are mixed with metal, the machines are damaged, which lead to lower-quality product. The normal production is seriously affected, and manufacturers and consumers suffer losses.To solve these problems, the metal detector, coordinate position, and other coordinate data storage and display are proposed,which provide data support for the subsequent metal removing device.The system design is based on the 500 * 500mm unknown even regional area which is divided into 250 000 of the grid which is1*1mm. It realizes high precision metal coordinate positioning (coordinates error is less than ± 1mm). The design useMSP430F149 microcontroller as the core,bearing guide rail as metal detector frame,TS3384N8 24V three-phase stepper motor as the metal detection power system and coordinate collection system. The SCM combines with metal detector, signal conditioning circuits, alarm of sound light circuit, LCD circuit and other peripheral circuits,which realizes precision metal detection for an unknown region.The design realizes fully autonomous detection without dead ends, high-precision positioning, displaying,storing the coordinates, intelligent sound and light alarming which is based on bearing guide rai.It improves the efficiency through fully autonomous high-speed detection system,and lays the foundation for the future expansion in industrial automation lines.Keyword：Metal detecting; tour scanning; coordinate display; metal Positioning目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)第1章绪论 (1)1.1 金属探测系统的发展历史 (1)1.2 设计背景和意义 (2)1.3 研究现状与发展趋势 (3)1.4 本设计的实际意义 (4)第2章设计方案论证 (5)2.1 以智能小车为载体平台的扫描式探测 (5)2.2 以导轨支架为载体平台的扫描式探测 (6)2.3 方案对比与选择 (8)第3章硬件系统设计 (11)3.1 机械结构设计 (11)3.1.1 轴承在系统中的应用 (11)3.1.3 滑块在系统中的应用 (12)3.1.4 齿轮在系统中的应用 (13)3.2 硬件电路系统设计 (14)3.2.1 核心控制器系统 (14)3.2.2 金属检测系统 (20)3.2.3 坐标显示系统 (21)3.2.4 电机控制系统 (22)3.2.5 声光报警系统 (24)第4章软件系统设计 (26)4.1 金属检测软件系统设计 (27)4.2 步进电机控制系统软件设计 (27)4.3 坐标显示系统软件设计 (28)4.4 报警系统软件设计 (30)图4-5 报警系统程序流程图 (30)第5章系统结论 (31)参考文献 (32)谢辞 (35)附录一 (37)附录二 (38)第1章绪论金属探测系统是用来探测金属的电子检测系统[1]。
单片机的金属探测器设计的课程设计
单片机的金属探测器设计的课程设计一、课程设计背景在现代社会中，金属探测器已经成为了非常重要的安全检测工具。
它可以用于各种场合，例如机场、车站、商场等公共场所的安全检查，也可以用于金属制品的质量检测等领域。
因此，学习和掌握金属探测器的原理和设计方法对于电子工程专业的学生来说是非常有必要的。
二、课程设计目标本次课程设计旨在通过单片机实现一个简单的金属探测器，并使学生能够深入了解金属探测器的原理和设计方法，同时提高他们的电路设计能力和程序编写能力。
三、课程设计内容1. 金属探测器原理首先，我们需要了解金属探测器的原理。
简单来说，金属探测器利用电磁感应原理来检测隐藏在地下或其他物体中的金属物品。
当一个导体被放置在外部磁场中时，会在导体内部产生感应电流。
这个感应电流会产生一个反向磁场，并且这个反向磁场会影响外部磁场。
当一个金属物品接近探测器时，它会改变探测器的磁场，从而产生一个感应电流。
这个感应电流可以通过放大电路进行检测和处理。
2. 金属探测器设计接下来，我们需要设计一个金属探测器。
我们将使用单片机来实现这个金属探测器。
具体来说，我们需要设计以下几个模块：（1）磁场发生器模块：这个模块用于产生外部磁场。
我们可以使用一个线圈来产生外部磁场。
（2）放大电路模块：这个模块用于放大感应电流，并将其转换为数字信号。
我们可以使用运算放大器和ADC芯片来实现这个模块。
（3）控制模块：这个模块用于控制整个金属探测器的工作。
我们可以使用单片机来实现这个模块。
3. 程序编写最后，我们需要编写程序来实现金属探测器的功能。
具体来说，我们需要编写以下几个函数：（1）初始化函数：用于初始化单片机和外部硬件设备。
（2）磁场发生函数：用于产生外部磁场。
（3）ADC采样函数：用于采样并转换感应电流信号。
（4）数据处理函数：用于处理采样到的数据，并判断是否检测到金属物品。
（5）控制函数：用于控制整个金属探测器的工作流程。
四、课程设计步骤1. 硬件设计首先，我们需要进行硬件设计。
基于单片机的金属探测器的设计
摘要本文着重介绍了一种基于AT89S52单片机控制的智能型金属探测器的硬件组成、软件设计、工作原理及主要功能。
该金属探测器以AT89S52单片机为核心，采用线性霍尔元件UGN3503作为传感器，来感应金属涡流效应引起的通电线圈磁场的变化，并将磁场变化转化为电压的变化，单片机测得电压值，并与设定的电压基准值相比较后，决定是否探测到金属。
系统软件采用汇编语言编写。
在软件设计中，采用了数字滤波技术消除干扰，提高了探测器的抗干扰能力，确保了系统的准确性。
此外，文中还对影响金属探测器的灵敏度与稳定性的因素进行了探讨，认为仪器的工作频率、检测线圈的尺寸及匝数等是影响灵敏度的主要因素;而应用现场的环境温度、湿度及线圈的制作工艺和供电电源的稳定程度是仪器稳定性的影响因素。
关键词：单片机，金属探测器，线性霍尔元件，电磁感应，灵敏度ABSTRCTThis paper describes the composition of hardware and software,working principles and the functions of an intelligent metal detector which mainly consists of AT89S52 Single-Chip Microcomputer and linear Hall-Effect Sensor. The equipment adopts UGN3503U linear hall-effect sensor as probe to detect the magnetic field change of the centre of a search coil resulted from eddy current effect and turn this magnetic field change into voltage change.The Single-Chip Microcomputer measures the peak value of voltage and compares it with reference voltage.Then determine whether detect metel or not.In case of detection of a metallic mass,the Metal Detector porvides an acoustical and optical alarm.The systems software adopts the assmbler language to be written.Inside the software,the digital filter technology is utilized to eliminate thejamming.So the stability of system and measuring veracity are improved.The effect of all factors on sensitivity and stability of Metel Detetor are discussed in this paper.It is concluded that the operating frequency,the size of the search coil and turns are the main factors effected on the sensitivity of the instrument: the environment temperature and humidity in site,the winding technology of coils and the stability of power supply are the factors effected on stability of instrument.KEY WORDS: Single-Chip Microcomputer, metal detector, linear hall-effect sensor, electric-magnetic induction, sensitivity目录前言 (1)第1章分析探测金属的理论依据 (3)1.1理论描述 (3)1.1.1线圈介质条件的变化 (3)1.1.2涡流效应 (4)第2章硬件电路设计 (6)2.1系统组成 (6)2.2硬件电路功能描述 (6)2.2.1线圈振荡电路 (7)2.2.2数据采集电路 (8)2.2.3 A/D转换电路 (12)2.2.4系统控制单元 (15)2.2.5键盘控制电路 (16)2.2.6显示报警电路 (17)2.2.7电源电路 (18)2.3整机工作原理描述 (19)第3章系统软件设计 (20)3.1软件设计思想 (20)3.2数字滤波及算法说明 (21)3.3主程序流程图 (21)3.3.1键盘控制程序设计 (23)3.3.2数字滤波程序设计 (23)3.3.3显示与报警程序设计 (25)第4章主要技术指标分析 (26)4.1主要技术指标分析 (26)4.4.1工作频率 (26)4.4.2灵敏度分析 (26)4.4.3稳定性分析 (26)第5章仿真、调试结果及分析 (27)5.1 仿真、调试目的与内容 (27)5.2 仿真结果及分析 (27)5.3 试验总结 (29)第6章结论 (30)参考文献 (31)致谢 (32)附录1 电路原理图 (33)附录2 各模块程序清单 (34)前言金属探测器作为一种最重要的安全检查设备，己被广泛地应用于社会生活和工业生产的诸多领域。
基于单片机的金属探测器的设计阅读
摘要本文着重介绍了一种基于AT89S52单片机控制的智能型金属探测器的硬件组成、软件设计、工作原理及主要功能。
该金属探测器以AT89S52单片机为核心，采用线性霍尔元件UGN3503作为传感器，来感应金属涡流效应引起的通电线圈磁场的变化，并将磁场变化转化为电压的变化，单片机测得电压值，并与设定的电压基准值相比较后，决定是否探测到金属。
系统软件采用汇编语言编写。
在软件设计中，采用了数字滤波技术消除干扰，提高了探测器的抗干扰能力，确保了系统的准确性。
此外，文中还对影响金属探测器的灵敏度与稳定性的因素进行了探讨，认为仪器的工作频率、检测线圈的尺寸及匝数等是影响灵敏度的主要因素;而应用现场的环境温度、湿度及线圈的制作工艺和供电电源的稳定程度是仪器稳定性的影响因素。
关键词：单片机，金属探测器，线性霍尔元件，电磁感应，灵敏度ABSTRCTThis paper describes the composition of hardware and software,working principles and the functions of an intelligent metal detector which mainly consists of AT89S52 Single-Chip Microcomputer and linear Hall-Effect Sensor. The equipment adopts UGN3503U linear hall-effect sensor as probe to detect the magnetic field change of the centre of a search coil resulted from eddy current effect and turn this magnetic field change into voltage change.The Single-Chip Microcomputer measures the peak value of voltage and compares it with reference voltage.Then determine whether detect metel or not.In case of detection of a metallic mass,the Metal Detector porvides an acoustical and optical alarm.The systems software adopts the assmbler language to be written.Inside the software,the digital filter technology is utilized to eliminate the jamming.So the stability of system and measuring veracity are improved.The effect of all factors on sensitivity and stability of Metel Detetor are discussed in this paper.It is concluded that the operating frequency,the size of the search coil and turns are the main factors effected on the sensitivity of the instrument: the environment temperature and humidity in site,the winding technology of coils and the stability of power supply are the factors effected on stability of instrument.KEY WORDS: Single-Chip Microcomputer, metal detector, linear hall-effect sensor, electric-magnetic induction, sensitivity目录前言 (1)第1章分析探测金属的理论依据 (2)1.1理论描述 (2)1.1.1线圈介质条件的变化 (2)1.1.2涡流效应 (3)第2章硬件电路设计 (5)2.1系统组成 (5)2.2硬件电路功能描述 (5)2.2.1线圈振荡电路 (6)2.2.2数据采集电路 (7)2.2.3 A/D转换电路 (11)2.2.4系统控制单元 (14)2.2.5键盘控制电路 (15)2.2.6显示报警电路 (16)2.2.7电源电路 (17)2.3整机工作原理描述 (18)第3章系统软件设计 (19)3.1软件设计思想 (19)3.2数字滤波及算法说明 (20)3.3主程序流程图 (20)3.3.1键盘控制程序设计 (22)3.3.2数字滤波程序设计 (22)3.3.3显示与报警程序设计 (24)第4章主要技术指标分析 (25)4.1主要技术指标分析 (25)4.4.1工作频率 (25)4.4.2灵敏度分析 (25)4.4.3稳定性分析 (25)第5章仿真、调试结果及分析 (26)5.1 仿真、调试目的与内容 (26)5.2 仿真结果及分析 (26)5.3 试验总结 (28)第6章结论 (29)参考文献 (30)致谢 (31)附录1 电路原理图 (32)附录2 各模块程序清单 (33)前言金属探测器作为一种最重要的安全检查设备，己被广泛地应用于社会生活和工业生产的诸多领域。
单片机金属探测器课程设计
单片机金属探测器课程设计
单片机金属探测器课程设计是一门电子工程学科，旨在设计并实现一种具有金属探测功能的电子器件。
该设计主要涉及到硬件和软件两个方面的内容。
硬件方面，需要选择合适的传感器和控制模块。
传感器可以是金属感应线圈，用于检测磁场变化，也可以是热释电传感器，用于检测金属物品的温度变化。
控制模块可以选用单片机，通常使用基于AT89C2051的单片机，具有较高的性能和可靠性。
电路设计需要根据传感器的类型进行相应的电路设计，如信号放大电路和信号处理电路等。
软件方面，需要编写单片机程序。
程序需要对传感器检测到的信号进行处理，并输出相应的结果。
通常使用C语言进行编程，包括硬件初始化、数据采集、数据处理和输出等功能。
程序需要具有较好的抗干扰能力和响应速度。
总体而言，单片机金属探测器课程设计需要考虑到电路设计和程序设计两个方面，同时需要注意器件的选用和电路的稳定性。
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摘要本文着重介绍了一种基于AT89S52单片机控制的智能型金属探测器的硬件组成、软件设计、工作原理及主要功能。
该金属探测器以AT89S52单片机为核心，采用线性霍尔元件UGN3503作为传感器，来感应金属涡流效应引起的通电线圈磁场的变化，并将磁场变化转化为电压的变化，单片机测得电压值，并与设定的电压基准值相比较后，决定是否探测到金属。
系统软件采用汇编语言编写。
在软件设计中，采用了数字滤波技术消除干扰，提高了探测器的抗干扰能力，确保了系统的准确性。
此外，文中还对影响金属探测器的灵敏度与稳定性的因素进行了探讨，认为仪器的工作频率、检测线圈的尺寸及匝数等是影响灵敏度的主要因素;而应用现场的环境温度、湿度及线圈的制作工艺和供电电源的稳定程度是仪器稳定性的影响因素。
关键词：单片机，金属探测器，线性霍尔元件，电磁感应，灵敏度ABSTRCTThis paper describes the composition of hardware and software,working principles and the functions of an intelligent metal detector which mainly consists of AT89S52 Single-Chip Microcomputer and linear Hall-Effect Sensor. The equipment adopts UGN3503U linear hall-effect sensor as probe to detect the magnetic field change of the centre of a search coil resulted from eddy current effect and turn this magnetic field change into voltage change.The Single-Chip Microcomputer measures the peak value of voltage and compares it with reference voltage.Then determine whether detect metel or not.In case of detection of a metallic mass,the Metal Detector porvides an acoustical and optical alarm.The systems software adopts the assmbler language to be written.Inside the software,the digital filter technology is utilized to eliminate thejamming.So the stability of system and measuring veracity are improved.The effect of all factors on sensitivity and stability of Metel Detetor are discussed in this paper.It is concluded that the operating frequency,the size of the search coil and turns are the main factors effected on the sensitivity of the instrument: the environment temperature and humidity in site,the winding technology of coils and the stability of power supply are the factors effected on stability of instrument.KEY WORDS: Single-Chip Microcomputer, metal detector, linear hall-effect sensor, electric-magnetic induction, sensitivity目录前言 (1)第1章分析探测金属的理论依据 (3)1.1理论描述 (3)1.1.1线圈介质条件的变化 (3)1.1.2涡流效应 (4)第2章硬件电路设计 (6)2.1系统组成 (6)2.2硬件电路功能描述 (6)2.2.1线圈振荡电路 (7)2.2.2数据采集电路 (8)2.2.3 A/D转换电路 (12)2.2.4系统控制单元 (15)2.2.5键盘控制电路 (16)2.2.6显示报警电路 (17)2.2.7电源电路 (18)2.3整机工作原理描述 (19)第3章系统软件设计 (20)3.1软件设计思想 (20)3.2数字滤波及算法说明 (21)3.3主程序流程图 (21)3.3.1键盘控制程序设计 (23)3.3.2数字滤波程序设计 (23)3.3.3显示与报警程序设计 (25)第4章主要技术指标分析 (26)4.1主要技术指标分析 (26)4.4.1工作频率 (26)4.4.2灵敏度分析 (26)4.4.3稳定性分析 (26)第5章仿真、调试结果及分析 (27)5.1 仿真、调试目的与内容 (27)5.2 仿真结果及分析 (27)5.3 试验总结 (29)第6章结论 (30)参考文献 (31)致谢 (32)附录1 电路原理图 (33)附录2 各模块程序清单 (34)前言金属探测器作为一种最重要的安全检查设备，己被广泛地应用于社会生活和工业生产的诸多领域。
比如在机场、大型运动会(如奥运会)、展览会等都用金属探测器来对过往人员进行安全检测,以排查行李、包裹及人体夹带的刀具、枪支、弹药等伤害性违禁金属物品;工业部门(包括手表、眼镜、金银首饰、电子等生产含有金属产品的工厂)也使用金属探测器对出入人员进行检测，以防止贵重金属材料的丢失;目前，就连考试也开始启用金属探测器来防止考生利用手机等工具进行作弊。
由此可见，金属探测器对工业生产及人身安全起着重要的作用。
而为了能够准确判定金属物品藏匿的位置，就需要金属探测器具有较高的检测精度。
目前，国外虽然已有较为完善的系列产品(如EIPaso、CeiaUSA、Ranger&Metoerx等厂商的产品)，但价格极其昂贵;国内传统的金属探测器则是利用模拟电路进行检测和控制的，其电路复杂，探测灵敏度低，且整个系统易受外界环境如温度、湿度、电焊等诸因素的干扰。
本文介绍的基于单片机控制的智能型金属探测器，采用灵敏度极高的线性霍尔元件作为传感器，感应由于金属出现引起的探测线圈周围磁场的变化，提高了检测精度;处理部件则采用AT89S52单片机作为检测和控制核心，对检测结果进行分析判断，有效地保证了检测原理的实施;此外，利用软件滤波的方法代替了传统探测器复杂的模拟电路器件，大大提高了系统的可靠性、灵敏度和抗干扰性。
适用于对邮件、行李、包裹及人体夹带的伤害性金属物品(如:刀具、枪械、武器部件、弹药和金属包装的炸药等)的检测，可用于海关、机场、车站、码头的安全检查。
也可用于探测隐藏于墙内、护墙板内侧、空洞和土壤中的上述物品和其他金属物。
第1章分析探测金属的理论依据1.1理论描述金属探测器是采用线圈的电磁感应原理来探测金属的。
根据电磁感应原理，当有金属物靠近通电线圈平面附近时，将发生线圈介质条件的变化和涡流效应两个现象。
[1]1.1.1线圈介质条件的变化当金属物接近通电线圈时，将使通电线周围的磁场发生变化，如图1-1，图1-1cos wt圈周对于半径为R的单匝圆形电感线圈，当其中通过交变电流I=Im围空间产生交变磁场，根据毕奥一萨伐尔定律可计算线圈中心轴线上一点的磁感应t R x I R R x IR r IR dl r R r I dB dB B m r r x ωμμμμπμθπcos )(2)(224sin 2/322202/322232202+=+=====⎰⎰⎰(1-1) 其中，μ=μ0μr ，μ为介质的磁导率，μr 为相对磁导率，μ0为真空磁导率。
[2]对于紧密缠绕N 匝的线圈，线圈中心轴线上一点的磁感应强度则为：t B ωcos )R 2(x I R μN μ3/222m 2r 0+= (1-2)由公式(1-2)可知，当线圈有效探测范围内无金属物时，μr =1 (非金属的相对磁导率)，线圈中心磁感应强度B 保持不变，当线圈有效探测范围内出现铁磁性金属物时，μr 会变大，B 随之也会变大。
1.1.2涡流效应根据电磁理论，我们知道，当金属物体被置于变化的磁场中时，金属导体内就会产生自行闭合的感应电流，这就是金属的涡流效应。
涡流要产生附加的磁场，与外磁场方向相反，削弱外磁场的变化。
据此，将一交流正弦信号接入绕在骨架上的空心线圈上，流过线圈的电流会在周围产生交变磁场，当将金属靠近线圈时，金属产生的涡流磁场的去磁作用会削弱线圈磁场的变化。
金属的电导率σ越大，交变电流的频率越大，则涡电流强度越大，对原磁场的抑制作用越强。
通过以上分析可知，当有金属物靠近通电线圈平面附近时，无论是介质磁导率的变化，还是金属的涡流效应均能引起磁感应强度B 的变化。
对于非铁磁性的金属〔包括抗磁体(如:金、银、铜、铅、锌等)和顺磁体(如锰、铬、钦等)〕μr ≈1，σ较大，可以认为是导电不导磁的物质，主要产生涡流效应，磁效应可忽略不计;对于铁磁性金属(如:铁、钻、镍) μr 很大，σ也较大，可认为是既导电又导磁物质，主要产生磁效应，同时又有涡流效应。
本设计正是基于这样的理论，来寻找一种适合的传感器来感应线圈的磁场变化，并把磁场信号的变化转变成电信号的变化，从而实现单片机的控制。
正是本着这样一个设计思路来构建系统的硬件电路。
第2章硬件电路设计2.1系统组成如图2-1所示，整个探测系统以8位单片机AT89S52作为控制核心，其硬件电路分为两个部分，一部分为线圈振荡电路，包括：多谐振荡电路、放大电路和探测线圈；另一部分为控制电路，包括：UGN3503型线性霍尔元件、前置放大电路、峰值检波电路ADC0809模数转换器、AT89S52单片机、LED显示电路、声音报警电路及电源电路等。
具体电路原理图参看附录1。
图2-1 系统结构框图2.2硬件电路功能描述图2-2 线圈振荡电路原理图工作过程中，由555定时器构成一个多谐振荡器，产生一频率为24KHz 、占空比为2/3的脉冲信号。
振荡器的频率计算公式为：2ln )2(1111110C R R f +=(2-1)图示参数对应的频率为24KHz ，选择24KHz 的超长波频率是为了减弱土壤对电磁波的影响。